Теплофизические свойства ферроалюмошпинелей лития состава Li0,5Fe(2,5–x)AlxO4
Большое значение ферроалюминатов лития в современной науке и технике обуславливает необходимость изучения их свойств. В литературе имеются данные по магнитным, электрическим и другим свойствам ферроалюминатов лития, однако теплофизические свойства совершенно не изучены.

В настоящей работе приводятся результаты исследования энтальпии и теплоемкости ферроалюминатов состава Li0,5Fe(2,5–x)AlxO4, где x = 2,5; 2; 1,5; 1, в интервале температур 298–1200K.

Исследуемые образцы синтезированы по обычной керамической технологии. Исходные вещества – Li2CO3, Fe2O3 и Al2O3 марки «чда». Спекание проводилось при температуре 1200°С в продолжении 24 часов в атмосфере кислорода с целью уменьшения возможного улетучивания лития.

Химический анализ образцов, проведенный в аналитической лаборатории Института, показал хорошее соответствие стехиометрии. Содержание лития определялось методом пламенной фотометрии.

Рентгенографический анализ, проведенный в той же лаборатории на установке УРС–70 в FeKα, излучении с использованием фильтра Mn20μ в режиме U = 30 кв., J = 14 ма подтвердил однофазность исследуемых веществ. Постоянные кристаллической рещетки приведены в таблице 1.

Таблица 1

Соединение Параметры кристаллической решетки, A Температура Кюри, °C Cp(298,15)
кал·моль-1·
·град-1
литер. экспер. литер. экспер.
Li0,5Al2,5O4 7,909 7,909 26,49
Li0,5Al2Fe0,5O4 7,999 7,992 29,06
Li0,5Al1,5FeO4 8,095 8,093 96 31
Li0,5AlFe1,5O4 8,181 8,210 403,36 367,37 32,5

Температуры Кюри определялись баллистическим методом на установке. Данные приводятся в табл. 1. Для образца с х = 1,5 точку ферромагнитного перехода указанным методом не удалось определить, хотя экстраполяция кривой температурной зависимости точек Кюри указывает на то, что все составы с x ≤ 1,7 должны быть ферромагнитными при комнатной температуре и выше. Действительно, при калориметрическом исследовании ферроалюмината с х = 1,5 обнаружен аномальный ход температурной зависимости теплоемкости около 96°С, что повидимому соответствует точке Кюри.

Дифференциально-термический анализ проведен на дериватографе системы Паулик от комнатной температуры до 1000°С при высокой чувствительности гальванометров в цепи ДТА и ДТГ. Скорость нагрева образцов 10 град·мин-1. Эталоном служил порошок корунда. На кривых ДТА ферроалюминатов лития с х = 2,5; 2; 1,5 отсутствуют какие либо эффекты, а образец с х = 1 характеризуется эндотермическим превращением при 920°С, что подтвердилось при калориметрических исследованиях и совпадает с литературными данными.

Энтальпия алюмината и ферроалюминатов лития была исследована в массивном адиабатическом калориметре смешения. Тепловое значение калориметра определено по образцовому веществу – синтетическому корунду высокой чистоты и равно W = 377,6 кал·град-1. S = ± 0,08%.

Полученные значения теплоемкости при стандартной температуре приведены в табл. 1.

Использованы три вида аппроксимирующих уравнений Ср, Ср и HT298,15:

Сp = a1 + bT                                                    (1)
Сp = a + 2bT
HT298 = aT + bT2 + d

Сp = a1 + bT + c1(T + e)-1                                (2)
Сp = a + 2bT + c(T + e)-2
HT298 = a + bT2 – c(T + e)-1 + d

Сp = a1 + bT + c(T – 298,15)2[y(T)]-1               (3)
Сp = a + 2bT + c(T – 298,15)2[y(T)]-2{3y(T) – (T – 298,15)d[y(T)]/dt}
HT298 = aT + bT2 + c(T – 298,15)3[y(T)]-1 + d
y(T) = α + βT + γTZ + δ[2 + K(T – To)2]-1
a = a1 –298,15b; c = c1(298,15 + e); d = –298,15a – 298,152d – c(298,15 + e)-1

Коэффициенты уравнений (1), (2) и (3) приведены в табл. 2.

Таблица 2

  Li0,5Al2,5O4 Li0,5Fe0,5Al2O4 Li0,5FeAl1,5O4 Li0,5Fe1,5AlO4
298–1300K 298–1300K 298–365K 365–1300K 298–640K 670–1300K
a 1,6589 10,9279 4,5347 37,4636 3,2014 33,9597
a1 14,0739 19,9917 17,0153 38,4983 14,6369 35,6758
b 0,04164 0,0304 0,0418 0,0034 0,05983 0,005756
c –1,0227 –1,0039   –2943 –1,09923  
c1       –1015225    
d –4196 –5960 –5068 –11778 –4364 –10637
z   –5   e = 46,8    
α 824,495 773,465     –3848,476  
β 26,1164 38,2425     20,659  
γ 0 4476·1013        
δ –17000 0     –64480  
K 0,0034       0,008  
To 315,34       261  
ΔHпр.     15 479



К оглавлению библиотеки


Смотрите также:


Термохимическое исследование хроматов некоторых редкоземельных элементов

Стандартные энтальпии образования некоторых фторорганических соединенй

Энтальпии образования низших галогенидов циркония

Давления насыщенных паров некоторых вторичных спиртов и их энтальпии испарения

Расчет энтальпий фазового перехода жидкость-пар в случае химического взаимодействия компоненетов в паре

Вклад в теплоемкость гидратов тетрамминпалладо- и тетрамминплатохлорида, связанный с движением молекул цеолитной воды




Сделано в Студии Егора Чернорукова
Информация о сайте